高中物理2.4惠更斯原理波的反射和折射同步練習(xí)（含解析）新人教版選修3-4

PAGE第4節(jié)惠更斯原理波的反射和折射1．波在傳播過(guò)程中所到達(dá)的每一點(diǎn)都可看做新的________，從這些點(diǎn)發(fā)出________形狀的子波，其后任一時(shí)刻這些子波波前的包絡(luò)面就是新的________，這就是惠更斯原理．2．波的反射定律：當(dāng)波傳播到兩種介質(zhì)的交界面處發(fā)生反射時(shí)，入射線(xiàn)、法線(xiàn)、反射線(xiàn)在________________內(nèi)，入射線(xiàn)與反射線(xiàn)分別位于________兩側(cè)，而且反射角________入射角，即i′＝i(如圖1所示)，反射波的________、頻率、________都與入射波的相同．圖13．波的折射定律：波在介質(zhì)中發(fā)生折射時(shí)，入射線(xiàn)、法線(xiàn)、折射線(xiàn)在________________內(nèi)，入射線(xiàn)與折射線(xiàn)分別位于法線(xiàn)的兩側(cè)(如圖2所示)，入射角的正弦值圖2與折射角的正弦值之比等于波在第一種介質(zhì)中的速度跟波在第二種介質(zhì)中的速度之比，即eq\f(sini,sinr)＝________.在波的折射中，波的________保持不變，________和________都發(fā)生變化．由λ＝eq\f(v,f)知，當(dāng)波進(jìn)入新的介質(zhì)后，若波速增大，則波長(zhǎng)變長(zhǎng)，若波速減小，則波長(zhǎng)________．波發(fā)生折射的原因是波在不同介質(zhì)中的________________不同．4．關(guān)于對(duì)惠更斯原理的理解，下列說(shuō)法正確的是()A．同一波面上的各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)情況完全相同B．同一振源的不同波面上的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)情況可能相同C．球面波的波面是以波源為中心的一個(gè)個(gè)球面D．無(wú)論怎樣的波，波線(xiàn)始終和波面垂直5．下列說(shuō)法正確的是()A．入射波面與法線(xiàn)的夾角為入射角B．入射波面與界面的夾角為入射角C．入射波線(xiàn)與法線(xiàn)的夾角為入射角D．入射角跟反射角相等6．對(duì)于波的認(rèn)識(shí)，下列說(shuō)法中正確的是()A．潛艇利用聲吶探測(cè)周?chē)矬w的分布情況，用的是波的反射原理B．隱形飛機(jī)的表面涂特殊隱形物質(zhì)，是為了減少波的反射，從而達(dá)到隱形的目的C．雷雨天雷聲轟鳴不絕是波的多次反射D．水波從深水區(qū)傳到淺水區(qū)改變傳播方向的現(xiàn)象，是波的折射現(xiàn)象概念規(guī)律練知識(shí)點(diǎn)一對(duì)波面和波線(xiàn)的理解1．下列說(shuō)法中正確的是()A．水波是球面波B．聲波是球面波C．只有橫波才能形成球面波D．只有縱波才能形成球面波2．下列說(shuō)法中不正確的是()A．只有平面波的波面才與波線(xiàn)垂直B．任何波的波線(xiàn)與波面都相互垂直C．任何波的波線(xiàn)都表示波的傳播方向D．有些波的波面表示波的傳播方向知識(shí)點(diǎn)二波的反射、折射3．圖3中1、2、3分別代表入射波、反射波、折射波的波線(xiàn)，則()圖3A．2與1的波長(zhǎng)、頻率相等，波速不等B．2與1的波速、頻率相等，波長(zhǎng)不等C．3與1的波速、頻率、波長(zhǎng)均相等D．3與1的頻率相等，波速、波長(zhǎng)均不等4．如圖4所示，a、b、c分別為入射波、反射波、折射波，已知入射波波速v＝10m/s，入射角i為30°，反射波線(xiàn)與折射波線(xiàn)相垂直，求折射波的速度．圖4方法技巧練波的反射的應(yīng)用技巧5．有一輛汽車(chē)以15m/s的速度勻速行駛，在其正前方有一陡峭山崖，汽車(chē)?guó)Q笛2s后司機(jī)聽(tīng)到回聲，此時(shí)汽車(chē)距山崖的距離多遠(yuǎn)？(v聲＝340m/s)6．某物體發(fā)出的聲音在空氣中的波長(zhǎng)為1m，波速為340m/s，在海水中的波長(zhǎng)為4.5m，此物體在海面上發(fā)出的聲音經(jīng)0.5s聽(tīng)到回聲，則海水深為_(kāi)_______m.1．人在室內(nèi)講話(huà)的聲音比在空曠的室外講話(huà)聲音要洪亮，是因?yàn)?)A．室內(nèi)空氣不流動(dòng) B．室內(nèi)聲音多次被反射C．室內(nèi)聲音發(fā)生折射 D．室內(nèi)物體會(huì)吸收聲音2．下列現(xiàn)象中屬于聲波反射現(xiàn)象的是()A．隔著墻能聽(tīng)到房間外面有人講話(huà)B．音響設(shè)備制作時(shí)要考慮混合效應(yīng)C．夏日的雷聲有時(shí)轟鳴不絕D．在水里的人能聽(tīng)到岸上的聲音3．聲波從聲源發(fā)出，在空中向外傳播的過(guò)程中()A．波速在逐漸變小B．頻率在逐漸變小C．振幅在逐漸變小D．波長(zhǎng)在逐漸變小4．一列聲波從空氣傳入水中，已知水中聲速較大，則()A．聲波頻率不變，波長(zhǎng)變小B．聲波頻率不變，波長(zhǎng)變大C．聲波頻率變小，波長(zhǎng)變大D．聲波頻率變大，波長(zhǎng)不變5．下列說(shuō)法正確的是()A．波發(fā)生反射時(shí)，波的頻率不變，波速變小，波長(zhǎng)變短B．波發(fā)生反射時(shí)，頻率、波長(zhǎng)、波速均不變C．波發(fā)生折射時(shí)，波的頻率不變，但波長(zhǎng)、波速發(fā)生變化D．波發(fā)生折射時(shí)，波的頻率、波長(zhǎng)、波速均發(fā)生變化6．同一音叉發(fā)出的聲波同時(shí)在水和空氣中傳播，某時(shí)刻的波形曲線(xiàn)如圖5所示，以下說(shuō)法正確的是()圖5A．聲波在水中波長(zhǎng)較大，b是水中聲波的波形曲線(xiàn)B．聲波在空氣中波長(zhǎng)較大，b是空氣中聲波的波形曲線(xiàn)C．水中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)頻率較高，a是水中聲波的波形曲線(xiàn)D．空氣中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)頻率較高，a是空氣中聲波的波形曲線(xiàn)7．當(dāng)一個(gè)探險(xiǎn)者進(jìn)入一個(gè)山谷后，為了估測(cè)出山谷的寬度，他吼一聲后，經(jīng)過(guò)0.5s聽(tīng)到右邊山坡反射回來(lái)的聲音，又經(jīng)過(guò)1.5s后聽(tīng)到左邊山坡反射回來(lái)的聲音，若聲速為340m/s，則這個(gè)山谷的寬度約為()A．170m B．340m C．425m D．680m8.人們聽(tīng)不清對(duì)方說(shuō)話(huà)時(shí)，除了讓一只耳朵轉(zhuǎn)向?qū)Ψ剑€習(xí)慣性地把同側(cè)的手附在耳旁，這樣做是利用聲波的________提高耳朵的接收能力．9．教室中未搬入桌凳前說(shuō)話(huà)常有嗡嗡的尾聲，擺了桌凳坐滿(mǎn)了學(xué)生后這種現(xiàn)象減輕到似乎聽(tīng)不到了，這是因?yàn)開(kāi)___________________________________________________________．10．在漁船上利用超聲波可以探測(cè)魚(yú)群的位置，當(dāng)它向選定的方向發(fā)射出頻率為5.8×104Hz的超聲波后，經(jīng)過(guò)0.64s收到從魚(yú)群反射回來(lái)的反射波，已知5.8×104Hz的超聲波在水中的波長(zhǎng)為2.5cm，求這群魚(yú)跟漁船的距離．11．一聲波在空氣中的波長(zhǎng)為25cm，速度為340m/s.當(dāng)折射入另一種介質(zhì)時(shí)，波長(zhǎng)變?yōu)?0cm.求：(1)聲波在這種介質(zhì)中的頻率；(2)聲波在這種介質(zhì)中的傳播速度．12.一個(gè)觀測(cè)者在高處用望遠(yuǎn)鏡注視在地上的木工以每秒2次的頻率擊釘子，他聽(tīng)到聲音時(shí)恰好看到擊錘動(dòng)作．若觀測(cè)者距木工680m．當(dāng)木工停止擊錘后，他還能聽(tīng)到幾次擊釘聲？(聲波在空氣中的傳播速度為340m/s)13．有一種示波器可以同時(shí)顯示兩列波形．對(duì)于這兩列波，顯示屏上橫向每格代表的時(shí)間間隔相同．利用此種示波器可以測(cè)量液體中的聲速，實(shí)驗(yàn)裝置的一部分如圖6甲所示：管內(nèi)盛滿(mǎn)液體，音頻信號(hào)發(fā)生器所產(chǎn)生的脈沖信號(hào)由置于液體內(nèi)的發(fā)射器發(fā)出，被接收器所接收．圖乙為示波器的顯示屏，屏上所顯示的上、下兩列波形分別為發(fā)射信號(hào)與接收信號(hào)．若已知發(fā)射的脈沖信號(hào)頻率為f＝2000Hz，發(fā)射器與接收器的距離為x＝1.30m，求管內(nèi)液體中的聲速．(已知所測(cè)聲速應(yīng)在1300m/s～1600m/s之間．結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)圖6第4節(jié)惠更斯原理：波的反射與折射答案課前預(yù)習(xí)練1．波源球面波前2．同一平面法線(xiàn)等于波長(zhǎng)波速3．同一平面eq\f(v1,v2)頻率波速波長(zhǎng)減小傳播速度4．ACD5.CD6．ABCD課堂探究練1．B[該題考查了波面，根據(jù)球面波的定義可知：若波面是球面則為球面波，與是橫波還是縱波無(wú)關(guān)，故C、D不正確，由此可知B正確．由于水波不能在空間中傳播，所以它是平面波，A不正確．]點(diǎn)評(píng)波源發(fā)出的波能在三維空間中傳播，就能形成球面波，例如地震波．2．AD[任何波的波線(xiàn)都與波面相互垂直，波線(xiàn)表示波的傳播方向，故B、C正確，選A、D.]點(diǎn)評(píng)波線(xiàn)代表波的傳播方向且波線(xiàn)與波面垂直．3．D[波1、2都在介質(zhì)a中傳播，故1、2的頻率、波速、波長(zhǎng)均相等，A、B錯(cuò)；波1、3是在兩種不同介質(zhì)中傳播，波速不同，但波源沒(méi)變，因而頻率相等，由λ＝eq\f(v,f)得波長(zhǎng)不同，故C錯(cuò)，D對(duì)．]點(diǎn)評(píng)波的頻率取決于波源的振動(dòng)頻率，與介質(zhì)無(wú)關(guān)．波速由介質(zhì)決定，介質(zhì)發(fā)生變化波速可能發(fā)生變化，由v＝λf知波長(zhǎng)就會(huì)4發(fā)生變化．4．17.3m/s解析由圖可知波的折射角r＝60°由折射定律：eq\f(sini,sinr)＝eq\f(v1,v2)，得v2＝eq\f(v1sinθ2,sini)＝eq\f(\f(\r(3),2),\f(1,2))×10m/s＝17.3m/s.點(diǎn)評(píng)熟記反射定律和折射定律．5．325m解析若汽車(chē)靜止問(wèn)題就簡(jiǎn)單了，現(xiàn)汽車(chē)運(yùn)動(dòng)，聲音傳播，如圖所示為汽車(chē)與聲波的運(yùn)動(dòng)過(guò)程示意圖．設(shè)汽車(chē)由A到C路程為x1，C點(diǎn)到山崖B距離為x；聲波由A到B再反射到C路程為x2，則有x2＝x1＋2x，因汽車(chē)與聲波運(yùn)動(dòng)時(shí)間同為t，則v聲t＝v汽t＋2x所以x＝eq\f((v聲－v汽)t,2)＝eq\f((340－15)×2,2)m＝325m6．382.5解析聲音在空氣和海水中傳播時(shí)頻率是相同的，由v＝λf可知eq\f(v氣,v水)＝eq\f(λ氣,λ水)，則v水＝340×4.5m/s＝1530m/s，海水的深度為h＝eq\f(vt,2)＝eq\f(1,2)×1530×0.5m＝382.5m.方法總結(jié)在利用波的反射解決一些問(wèn)題時(shí)，注意波的反射規(guī)律與初中學(xué)習(xí)的光的反射規(guī)律類(lèi)似．課后鞏固練1．B[人在室內(nèi)說(shuō)話(huà)，聲波會(huì)被室內(nèi)物體、墻壁反射，甚至反射多次，因而顯得聲音洪亮．]2．BC[反射現(xiàn)象是波在同一種介質(zhì)中的傳播，因此B、C正確．波在不同種介質(zhì)中傳播是折射現(xiàn)象，D不正確．A是衍射現(xiàn)象．]3．C[聲波在空中向外傳播時(shí)，不管是否遇到障礙物引起反射，其波速只由空氣介質(zhì)決定．頻率(由振源決定)和波長(zhǎng)(λ＝v/f)均不變，所以A、B、D錯(cuò)，又因?yàn)闄C(jī)械波是傳遞能量的方式，能量在傳播過(guò)程中會(huì)減小，故其振幅也就逐漸變小，C正確．]4．B[由于波的頻率由波源決定，因此波無(wú)論在空氣中還是在水中頻率都不變，C、D錯(cuò)．又因波在水中速度較大，由公式v＝λf可得，波在水中的波長(zhǎng)變大，故A錯(cuò)，B正確．]5．BC[波發(fā)生反射時(shí)，在同一種介質(zhì)中運(yùn)動(dòng)，因此波長(zhǎng)、波速和頻率不變；波發(fā)生折射時(shí)，頻率不變，波速變，波長(zhǎng)變．故B、C正確，A、D錯(cuò)誤．]6．A[波的頻率取決于波源的振動(dòng)頻率，與介質(zhì)無(wú)關(guān)，故同一音叉發(fā)出的聲波分別在水中與空氣中傳播時(shí)頻率相同．但機(jī)械波在介質(zhì)中傳播的速度只取決于介質(zhì)性質(zhì)，與波的頻率無(wú)關(guān)，聲波在水中傳播的速度大于在空氣中傳播的速度．由v＝λf知，聲波在水中的波長(zhǎng)應(yīng)較大，對(duì)應(yīng)于題圖中波形曲線(xiàn)b，故只有A正確．]7．C[右邊的聲波從發(fā)出到反射回來(lái)所用時(shí)間為t1＝0.5s，左邊的聲波從發(fā)出到反射回來(lái)所用的時(shí)間為t2＝2s．山谷的寬度d＝eq\f(1,2)v(t1＋t2)＝eq\f(1,2)×340×2.5m＝425m；故C正確．]8．反射9．搬入桌凳和坐滿(mǎn)學(xué)生后吸聲面積增大，混響時(shí)間變短10．464m解析超聲波在水中的傳播速度v＝λ·f＝2.5×10－2×5.8×104m/s＝1.45×103m/s.所以魚(yú)群到船的距離s＝eq\f(1,2)v·t＝eq\f(1,2)×1.45×103×0.64m＝464m.11．(1)1360Hz(2)1088m/s解析(1)聲波由空氣進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，頻率不變，由v＝λf得f＝eq\f(v1,λ1)＝eq\f(340,0.25)Hz＝1360Hz.(2)因頻率不變，有eq\f(v1,λ1)＝eq\f(v2,λ2)，得：v2＝eq\f(λ2,λ1)v1＝eq\f(80,25)×340m/s＝1088m/s.12．4次解析題中木工擊釘子產(chǎn)生的聲波屬于一種時(shí)間短暫的“脈沖波”，如圖所示，設(shè)脈沖的間距為d，由于聲速是v＝340m/s.木工擊釘?shù)念l率為f＝2Hz.所以d＝λ＝eq\f(v,f)＝eq\f(340,2)m＝170m.因此在680m距離內(nèi)有n＝eq\f(680,170)＝4個(gè)脈沖間隔，也就是說(shuō)木工停止擊釘后還能聽(tīng)到4次擊釘聲．13．1.4×103m/s解析設(shè)脈沖信號(hào)的周期為T(mén)，從示波器顯示的波形可以看出，圖乙中橫向每一分